- •А.А. Лукин з.С. Лукина
- •1. Композиционные материалы
- •1.3. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, армированные частицами
- •1.4. Волокнистые композиционные материалы
- •1.5. Слоистые композиционные материалы
- •2. Композиционные материалы с металлической матрицей
- •3. Композиционные материалы с неметаллической матрицей
- •3.1. Общие сведения, состав и классификация
- •3.2. Карбоволокниты
- •3.4. Бороволокниты
- •3.5. Органоволокниты
- •4. Перспективы применения композитных материалов
- •5. Основы порошковой металлургии
- •5.1. Способы получения и технологические свойства порошков
- •5.2. Металлокерамические материалы
- •6. Конструкционные порошковые материалы
- •7. Изготовление металлокерамических деталей
- •7.1. Приготовление смеси
- •7.2. Способы формообразования заготовок и деталей
- •7.3. Спекание и окончательная обработка заготовок
- •7.4. Технологические требования, предъявляемые к конструкциям деталей из металлических порошков
- •8. Твердые сплавы
- •9. Прочие порошковые сплавы
- •10. Свойства и применение композиционных материалов
- •10.1. Керамическая технология и классификация керамики
- •10.2. Свойства и применение керамических материалов
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.4. Бороволокниты
Бороволокниты представляют собой композиции из полимерного связующего и упрочнителя — борных волокон.
Бороволокниты отличаются высокой прочностью при сжатии, сдвиге и срезе, низкой ползучестью, высокими твердостью и модулем упругости, теплопроводностью и электропроводимостью. Ячеистая микроструктура борных волокон обеспечивает высокую прочность при сдвиге на границе раздела с матрицей.
Помимо непрерывного борного волокна применяют комплексные боростеклониты, в которых несколько параллельных борных волокон оплетаются стеклонитью, придающей формоустойчивость. Применение боростеклонитей облегчает технологический процесс изготовления материала.
В качестве матриц для получения бороволокнитов используют модифицированные эпоксидные и полиимидные связующие. Бороволокниты КМБ-1 и КМБ-1к предназначены для длительной работы при температуре 200°С; КМБ-3 и КМБ-Зк не требуют высокого давления при переработке и могут работать при температуре не свыше 100°С; КМБ-2к работоспособен при 300°С.
Влияние на механические свойства бороволокнита содержания волокна приведено на рис.10, а влияние различных матриц – на рис.11.
|
||
Рис.10. Зависимость механических свойств бороволокнита КМБ-1 от содержания борного волокна: Е – модуль упругости; σИЗГ – предел прочности при изгибе; G – модуль сдвига; τВ – предел прочности при сдвиге |
||
|
|
|
|
Бороволокниты обладают высокими сопротивлениями усталости, они стойки к воздействию радиации, воды, органических растворителей и горючесмазочных материалов.
|
Рис.11. Зависимость разрушающего напряжения при изгибе бороволокнитов на различных связующих от температуры: 1, 2 – эпоксидное; 3 – полиимидное; 4 – кремнийорганическое связующее |
|
Изделия из бороволокнитов применяют в авиационной и космической технике (профили, панели, роторы и лопатки компрессоров, лопасти винтов и трансмиссионные валы вертолетов и т.д.).
3.5. Органоволокниты
Органоволокниты представляют собой композиционные материалы, состоящие из полимерного связующего и упрочнителей (наполнителей) в виде синтетических волокон. Такие материалы обладают малой массой, сравнительно высокими удельной прочностью и жесткостью, стабильны при действии знакопеременных нагрузок и резкой смене температуры. Для синтетических волокон потери прочности при текстильной переработке небольшие; они малочувствительны к повреждениям.
В органоволокнитах значения модуля упругости и температурных коэффициентов линейного расширения упрочнителя и связующего близки. Происходит диффузия компонентов связующего в волокно и химическое взаимодействие между ними. Структура материала бездефектна. Пористость не превышает 1–3% (в других материалах 10–20%). Отсюда стабильность механических свойств органоволокнитов при резком перепаде температур, действии ударных и циклических нагрузок. Ударная вязкость высокая (400–700 кДж/м2). Недостатком этих материалов является сравнительно низкая прочность при сжатии и высокая ползучесть (особенно для эластичных волокон).
Органоволокниты устойчивы в агрессивных средах и во влажном тропическом климате; диэлектрические свойства высокие, а теплопроводность низкая. Большинство органоволокнитов может длительно работать при температуре 100–150°С, а на основе полиимидного связующего и полиоксадиазольных волокон – при 200–300°С.
В комбинированных материалах наряду с синтетическими волокнами применяют минеральные (стеклянные, карбоволокна и бороволокна). Такие материалы обладают большей прочностью и жесткостью.
Органоволокниты применяют в качестве изоляционного и конструкционного материала в электрорадиоиромышленности, авиационной технике, автостроении; из них изготовляют трубы, емкости для реактивов, покрытия корпусов судов и др.